Übung zu den Vorlesungen Organische und Anorganische Chemie

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1 Übung zu den Vorlesungen Organische und Anorganische Chemie für Biologen und Humanbiologen Stellen sie die Reaktionsgleichung für die Herstellung von Natriumsulfid aus den Elementen auf. Wieviel g der jeweiligen Ausgangsstoffe werden benötigt um 12 g Natriumsulfid herzustellen. 2 Na + S Na 2 S Es werden 7,08 g Natrium und 4,92 g Schwefel benötigt. 2. Stellen Sie die Reaktionsgleichung für die Reaktion von Wasserstoff mit Stickstoff auf. Wie hoch ist die theoretische Ausbeute an Ammoniak, wenn man 5 g Wasserstoff bei einem beliebigen Angebot an Stickstoff umsetzt? Rechnen Sie für alle Gase die Gewichtsangaben in Volumenangaben um (unter der Annahme, dass es sich bei allen Gasen um ideale Gase handelt.) 3 H 2 + N 2 2 NH 3 Die theoretische Ausbeute beträgt 28,3 g Ammoniak. 5 g H 2 = 56,035 L, 28,3 g NH 3 = 37,3 L 3. Bestimmen Sie die Summenformel der einfachsten Verbindung, die aus 11,1% Wasserstoff und 88,9% Sauerstoff besteht. H 2 O 4. Ein Salz besteht aus w(n) = 12,3%, w(h) = 3,5%, w(s) = 28,1%, w(o) = 56,1% Welche Formel gehört zu diesem Salz? NH 4 HSO 4, (NH 4 ) 2 SO 4, NH 4 HSO 3, (NH 4 ) 2 S 2 O 8 (NH 4 ) 2 S 2 O 8 5. Um wieviel g nimmt die Masse zu, wenn 500 g reines Aluminuim vollständig zu Aluminiumoxid Al 2 O 3 oxidiert werden? 444,4 g 6. Wieviel g kristallwasserhaltiges Kupfer(II)sulfat, CuSO 4 5 H 2 O, muss man erhitzen um 100 g wasserfreies Kupfer(II)sulfat CuSO 4 zu erhalten? 156,25 g

2 7. In einem Kraftwerk werden pro Tag 100 t Steinkohle verbrannt. Diese enthält 0,95 % Schwefel. Wieviel Tonnen Schwefeldioxid fallen pro Tag im Abgas an? 1,9 t 8. Wie viel g Schwefelsäure enthält ein Liter einer Schwefelsäurelösung mit einer Äquivalentkonzentration von 2 mol/l. Wie hoch ist die Stoffmengenkonzentration dieser Lösung? 98 g Schwefelsäure. c = 1 mol/l 9. Sie haben eine jeweils 1 molare Lösung von NaOH in Wasser bzw. Ethanol (0,79 g/ml). Bestimmen Sie die Molalitäten beider Lösungen. (Annahme: Keine Änderung des Volumens durch NaOH) Definition: Die Molalität b bezeichnet den Quotienten aus Stoffmenge n eines gelösten Stoffes x in der Masse m eines Lösungsmittels LM. Die Molalität wird in mol/kg angegeben. b x = n x [b x ] = mol kg. m LM b(naoh) EtOH = 1,27 mol/kg, b(naoh) Wasser = 0,96 mol/kg 10. Erklären Sie den Begriff Elektronegativität in maximal 2 Sätzen. Unter der Elektronegativität EN nach Pauling versteht man die Fähigkeit eines Atoms das Bindungselektronenpaar in einer chemischen Bindung an sich zu ziehen. Die Elektronegativität dient als Anhaltspunkt für die Polarität und den (Ionen-)Bindungscharakter einer Bindung: Je größer der Unterschied in der EN der gebundenen Atome, desto polarer ist ihre Bindung. 11. Zeichnen Sie die Valenzstrichformeln (Strukturformeln) der folgenden Verbindungen und geben Sie anschließend mit Hilfe von Keilstrichen die Polarität der jeweiligen Bindungen an. Wasser, Ammoniak, NF 3, Salzsäure, BF 3, CH 4, CCl 4,

3 12. Geben Sie mit Hilfe der Elektronegativitäten an, welche der Bindungen in jedem Paar jeweils stärker polar ist. Geben Sie an, an welchem Atom eine partiell negative Ladung zu finden ist. EN Tabelle s.u. a) N-I ( EN = 0,3) < P-I (0,5) b) N-H (0,8) > P-H (0) c) N-H (0,8) < N-F (1,0) d) N-H (0,8) > N-Cl (0,2) e) N-S (0,4) = P-S (0,4) f) N-O (0,4) < P-O (1,2) g) C-O (0,8) > C-S (0) 13. Ordnen Sie mit Hilfe der Elektronegativitäten die Bindungen nach zunehmender Polarität. EN Tabelle s.u. a) Cl-O (0,2) < C-O (0,8) < Ca-O (2,4) < Cs-O (2,6) b) C-I (0,1) < Cl-I (0,5) < Ca-I (1,7) < Cs-I (1,9) c) C-H (0,4) < Cl-H (1,0) < Ca-H (1,2) < Cs-H (1,4) d) N-Cl (0,2) < N-S (0,4) = N-O (0,4) < S-Cl (0,6) 14. Erklären Sie in maximal 2 Sätzen (+ Zeichnung) das Phänomen der Mesomeriestabilisierung am Beispiel von Benzol. Mesomerie (Resonanz) liegt vor, wenn die Bindungsverhältnisse in einem Molekül oder mehratomigen Ion nicht durch eine einzige Strukturformel dargestellt werden können, sondern mehrere Grenzformeln benötigt werden. Keine der Grenzformeln kann allein die Bindungsverhältnisse bzw. Elektronenverteilung genau beschreiben, da die tatsächliche Elektronenverteilung zwischen den durch die Grenzformeln beschriebenen liegt.

4 15. Vervollständigen Sie die folgenden Grenzformeln mit freien Elektronenpaaren und Formalladungen. Bewerten Sie, welche Grenzformel zu den tatsächlichen Bindungsverhältnissen am stärksten beiträgt und welche unbedeutend ist. Nur die erste Grenzformel ist von Bedeutung, bei den beiden anderen liegen ungünstige gleichnamige benachbarte Formalladungen vor. Bei b), c), d) und e) ist jeweils nur die erste Grenzformel von Bedeutung, da bei den anderen die Ladungsverteilung nicht zu den vorliegenden Elektronegativitäten passt. Die ersten beiden Grenzformeln sind von Bedeutung. Bei den anderen beiden passt auch hier die Ladungsverteilung nicht zu den Elektronegativitäten und es treten benachbarte gleichnamige Formalladungen auf. Die wichtigste Grenzformel ist die mittlere. Die anderen beiden weisen jeweils eine doppelte Formalladung auf.

5 Elektronegativitäten nach Pauling H He 2,2 - Li Be B C N O F Ne 1,0 1,6 2,0 2,6 3,0 3,4 4 - Na Mg Al Si P S Cl Ar 0,9 1,3 1,6 1,9 2,2 2,6 3,2 - K Ca Ga Ge As Se Br Kr 0,8 1,0 1,8 2,0 2,2 2,6 3 - Rb Sr In Sn Sb Te I Xe 0,8 0,9 1,8 2,0 2,1 2,1 2,7 2,6 Cs Ba Tl Pb Bi Po At Rn 0,8 0,9 2,0 2,3 2,0 2,0 2,2 -

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